特開 2024-130906 可撓性冷媒輸送ホース、それを用いた宇宙機用液浸冷却ネットワークシステムおよびその制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024130906

(43)【公開日】2024-09-30

(54)【発明の名称】可撓性冷媒輸送ホース、それを用いた宇宙機用液浸冷却ネットワークシステムおよびその制御方法

(51)【国際特許分類】

   G06F 1/20 20060101AFI20240920BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20240920BHJP

【ＦＩ】

G06F1/20 C

H05K7/20 M

G06F1/20 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023040862

(22)【出願日】2023-03-15

(71)【出願人】

【識別番号】000004237

【氏名又は名称】日本電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100124811

【弁理士】

【氏名又は名称】馬場 資博

(74)【代理人】

【識別番号】100088959

【弁理士】

【氏名又は名称】境 廣巳

(74)【代理人】

【識別番号】100097157

【弁理士】

【氏名又は名称】桂木 雄二

(74)【代理人】

【識別番号】100187724

【弁理士】

【氏名又は名称】唐鎌 睦

(72)【発明者】

【氏名】新谷 勇介

(72)【発明者】

【氏名】冨岡 孝太

(72)【発明者】

【氏名】持田 則彦

【テーマコード（参考）】

5E322

【Ｆターム（参考）】

5E322AA09

5E322AA11

5E322AB10

5E322AB11

5E322DA01

5E322DA02

5E322DA03

5E322DA04

5E322EA11

5E322FA01

(57)【要約】

【課題】レイアウト設計および省スペース化が容易となる宇宙機用液浸冷却ネットワーク用の可撓性冷媒輸送ホースを提供する。
【解決手段】宇宙機に搭載される電子機器を液浸冷却する液浸冷却ネットワークシステムにおける可撓性冷媒輸送ホース２０１であって、液浸冷却ネットワークシステムの第１ノードＮ１と接続する第１接続部２０２と、第２ノードＮ２と接続する第２接続部２０３と、第１接続部と第２接続部との間で冷媒が流動する可撓性ホース２００と、可撓性ホースの少なくとも一カ所に内蔵された強制流動生成部Ｐと、を含み、強制流動生成部Ｐの駆動により第１ノードと第２ノードとの間で冷媒を一方向に強制的に流動させる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

宇宙機に搭載される電子機器を液浸冷却する液浸冷却ネットワークシステムにおいて冷媒を輸送するホースであって、
前記液浸冷却ネットワークシステムの第１ノードと接続する第１接続部と、
前記液浸冷却ネットワークシステムの第２ノードと接続する第２接続部と、
前記第１接続部と前記第２接続部との間で冷媒が流動する可撓性ホースと、
前記可撓性ホースの少なくとも一カ所に内蔵された強制流動生成部と、
を含み、前記強制流動生成部の駆動により前記第１ノードと前記第２ノードとの間で前記冷媒を一方向に強制的に流動させることを特徴とする可撓性冷媒輸送ホース。

【請求項2】

前記強制流動生成部が、前記冷媒を一方向に強制的に流動させる軸流ポンプと、前記軸流ポンプを前記可撓性ホースに支持する支持構造と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の可撓性冷媒輸送ホース。

【請求項3】

前記軸流ポンプがモータと前記モータにより回転する回転翼とを含み、前記支持構造が前記モータを支持する支持翼と一体形成されて排熱パスを構成していることを特徴とする請求項２に記載の可撓性冷媒輸送ホース。

【請求項4】

宇宙機に搭載される電子機器を液浸冷却する液浸冷却ネットワークシステムであって、
前記電子機器を液浸冷却する圧力容器を含む複数のノードと、
前記複数のノードを接続して冷媒を循環させる複数の可撓性ホースと、
前記圧力容器の内部状態を所望範囲内に維持するように各ノードに流れる冷媒の流量を調整する制御部と、
を含み、
前記複数の可撓性ホースに含まれる少なくとも１つが可撓性冷媒輸送ホースであり、前記可撓性冷媒輸送ホースが第１ノードと第２ノードとの間を接続し、前記第１ノードと前記第２ノードとの間で前記冷媒を一方向に強制的に流動させる強制流動生成部を内蔵した、ことを特徴とする液浸冷却ネットワークシステム。

【請求項5】

前記複数のノードの各々は、冷媒を熱交換するラジエータ、内部に電子機器を配置し冷媒により液浸冷却を行う圧力容器、および冷媒の流量を調整する制御バルブのいずれかであることを特徴とする請求項４に記載の液浸冷却ネットワークシステム。

【請求項6】

前記制御部が、少なくとも前記強制流動生成部の出力を制御することを特徴とする請求項５に記載の液浸冷却ネットワークシステム。

【請求項7】

前記制御部が、前記制御バルブを制御して異なる圧力容器間あるいは前記ラジエータと前記複数の圧力容器との間の冷媒の流量を調整することを特徴とする請求項５に記載の液浸冷却ネットワークシステム。

【請求項8】

複数の圧力容器のうち少なくとも１つの圧力容器に配置された電子機器が前記制御部を含み、前記複数の圧力容器の各々の温度を監視し、各圧力容器の温度が所望範囲内に維持されるように前記制御バルブの冷媒分配量および前記強制流動生成部の冷媒流動量の少なくとも一方を制御する、ことを特徴とする請求項６または７に記載の液浸冷却ネットワークシステム。

【請求項9】

電子機器を液浸冷却する圧力容器と異なる圧力容器への冷媒流量を調整する制御バルブとを含む複数のノードと、前記複数のノードを接続して冷媒を循環させる複数の可撓性ホースと、前記圧力容器の内部状態を所望範囲内に維持するように冷媒の流量を調整する制御部と、を含み、前記複数の可撓性ホースに含まれる少なくとも１つ可撓性冷媒輸送ホースが冷媒を一方向に強制的に流動させる強制流動生成部を内蔵する液浸冷却ネットワークシステムの制御方法であって、
前記制御部が、
各圧力容器の温度および流量と前記可撓性冷媒輸送ホースの流量を監視し、
一つの圧力容器の流量が所定値を超えると、当該圧力容器の流量を減少させるように前記強制流動生成部の冷媒流動量を制御し、
前記異なる圧力容器の各々の温度に応じて前記制御バルブの流量と前記強制流動生成器の冷媒流動量とを制御する、
ことを特徴とする液浸冷却ネットワークシステムの制御方法。

【請求項10】

第１圧力容器の温度が第１所定値を超えており、第２圧力容器の温度が第２所定値以下である場合、前記第１圧力容器の流量が前記第２圧力容器の流量より大きくなるように前記制御バルブを制御し、
前記第１圧力容器の温度が前記第１所定値を超えており、前記第２圧力容器の温度が前記第２所定値を超えている場合、前記第１圧力容器および前記第２圧力容器に冷媒を供給する側の前記強制流動生成部の出力を上昇させて冷媒の流量を増大させる、
ことを特徴とする請求項９に記載の液浸冷却ネットワークシステムの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は宇宙機に搭載された電子機器を液浸冷却する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

人工衛星等の宇宙機に搭載される電子機器、特にＣＰＵ（中央処理装置）あるいはプロセッサ等を含む計算機は、将来的には消費電力が３００Ｗ以上に達すると予想されている。このために宇宙機搭載用の計算機が発生する熱をどのように効率的に排熱するかは極めて重要な課題である。

【0003】

一般的な排熱方式としては、たとえば特許文献１に記載された冷却装置がある。それによれば、冷却流体をポンプにより沸騰部と液化部との間で循環させ、水を減圧状態にて沸騰させ、その際の水の大きな蒸発潜熱を利用して発熱源である半導体装置を冷却する。

【0004】

また特許文献２によれば、発熱体から冷媒に吸熱する吸熱器と吸熱した冷媒を放熱させる放熱器とを冷媒移送管で接続し、冷媒移送管に設けられた冷媒ポンプで冷媒を移送する冷却装置が開示されている。

【0005】

他の冷却方式として、近年、コンピュータ等の電子機器自体を冷媒槽内に浸して冷却する液浸冷却が注目されている。たとえば特許文献３には、ポンプにより冷媒を移動させる液浸冷却装置が開示されており、電子部品からの熱を冷媒の対流および沸騰により効率的に放熱する例が記載されている。

【0006】

さらに宇宙機に搭載された排熱システムとしては、特許文献４にポンプ式排熱システムが開示されている。このポンプ式排熱システムでは、ポンプ、蒸発器および凝縮器が配管を介して３次元的に連結されている。液相状態の冷媒はポンプにより配管を通して強制的に循環する。すなわち、ポンプから吐出された冷媒は蒸発器で気化して気液二相流になり、二相流になった冷媒が凝縮器で排熱され液化してポンプに戻る。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００４－１９０９２８号公報

【特許文献2】特開２００５－０１９９０６号公報

【特許文献3】米国特許第９７５０１５９Ｂ２号明細書

【特許文献4】特開２０２１－０９７１７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、上記特許文献１－４に開示された冷却システムは、いずれも冷媒を循環させる冷媒輸送管について具体的に開示していない。したがって、一般的にはステンレス管のような高い強度と耐久性を有する配管を採用していると考えられる。このような配管では熱輸送ネットワークの設計自由度が著しく限定され自由なレイアウト設計が困難となる。

【0009】

また、上記特許文献１－４に開示された冷却システムでは冷媒を強制循環させるポンプを別個に設ける必要がある。すなわち設計段階でポンプを設置するスペースを確保しなければならない。一般に、宇宙機では限られたスペースに多くの機器を搭載する必要がある。このために、設計自由度が低い上にポンプの設置スペースを確保する必要がある上記冷却システムは宇宙機への搭載に適していない。

【0010】

また、特許文献１、２および４に開示された冷却システムでは、冷媒が蒸発器／吸熱器と凝縮器／放熱器との間で循環させて電子機器を冷却するものであり、間接的に発熱体を冷却していることから、高い排熱効率を得ることが困難である。

【0011】

また特許文献３に記載された液浸冷却装置は、地上での通常使用を前提とした冷却方式である。このために、たとえばロケットで打ち上げる時の大きな振動や無重力環境での使用を想定していない。特に無重力の宇宙空間では冷媒の対流が起こらないために、沸騰時の気泡が放熱フィンから剥離せずドライアウト現象が発生する。また、電子機器を浸す第１冷媒を流す手段と、その第１冷媒を冷却するための第２冷媒を流す手段と、を必要とするために構造および製造工程が複雑化する。

【0012】

さらに、特許文献１－４に記載の発熱源としての電子機器は、民生用が想定されており過酷な環境での使用を想定していない。したがって、温度、圧力、振動等が通常範囲外の環境で使用される場合には、耐環境性強化（ラギダイズ）技術が不可欠である。このような耐環境性が強化された電子機器の効率的な冷却システムはどの特許文献にも記載されていない。

【0013】

本発明の第１の目的は、レイアウト設計および省スペース化が容易となる宇宙機用液浸冷却ネットワーク用の可撓性冷媒輸送ホースを提供することにある。

【0014】

本発明の第２の目的は、耐環境性が強化され、高い冷却効率を得ることができ、かつレイアウト設計および省スペース化が容易である宇宙機用液浸冷却ネットワークシステムおよびその制御方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本発明の一態様によれば、宇宙機に搭載される電子機器を液浸冷却する液浸冷却ネットワークシステムにおいて冷媒を輸送するホースであって、前記液浸冷却ネットワークシステムの第１ノードと接続する第１接続部と、前記液浸冷却ネットワークシステムの第２ノードと接続する第２接続部と、前記第１接続部と前記第２接続部との間で冷媒が流動する可撓性ホースと、前記可撓性ホースの少なくとも一カ所に内蔵された強制流動生成部と、を含み、前記強制流動生成部の駆動により前記第１ノードと前記第２ノードとの間で前記冷媒を一方向に強制的に流動させることを特徴とする。
本発明の一態様によれば、宇宙機に搭載される電子機器を液浸冷却する液浸冷却ネットワークシステムであって、前記電子機器を液浸冷却する圧力容器を含む複数のノードと、前記複数のノードを接続して冷媒を循環させる複数の可撓性ホースと、前記圧力容器の内部状態を所望範囲内に維持するように各ノードに流れる冷媒の流量を調整する制御部と、を含み、前記複数の可撓性ホースに含まれる少なくとも１つが可撓性冷媒輸送ホースであり、前記可撓性冷媒輸送ホースが第１ノードと第２ノードとの間を接続し、前記第１ノードと前記第２ノードとの間で前記冷媒を一方向に強制的に流動させる強制流動生成部を内蔵したことを特徴とする。
本発明の一態様によれば、電子機器を液浸冷却する圧力容器と異なる圧力容器への冷媒流量を調整する制御バルブとを含む複数のノードと、前記複数のノードを接続して冷媒を循環させる複数の可撓性ホースと、前記圧力容器の内部状態を所望範囲内に維持するように冷媒の流量を調整する制御部と、を含み、前記複数の可撓性ホースに含まれる少なくとも１つ可撓性冷媒輸送ホースが冷媒を一方向に強制的に流動させる強制流動生成部を内蔵する液浸冷却ネットワークシステムの制御方法であって、前記制御部が、各圧力容器の温度および流量と前記可撓性冷媒輸送ホースの流量を監視し、一つの圧力容器の流量が所定値を超えると、当該圧力容器の流量を減少させるように前記強制流動生成部の冷媒流動量を制御し、前記異なる圧力容器の各々の温度に応じて前記制御バルブの流量と前記強制流動生成器の冷媒流動量とを制御する、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0016】

本発明による可撓性冷媒輸送ホースによればレイアウト設計および省スペース化が容易となる。さらに本発明による可撓性冷媒輸送ホースを採用することで、耐環境性が強化され、高い冷却効率を得ることができ、かつレイアウト設計および省スペース化が容易な宇宙機用液浸冷却ネットワークシステムを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は本発明の一実施形態による液浸冷却ネットワークシステムの模式的構成図である。

【図2】図２は本発明の一実施形態による可撓性冷媒輸送ホースの模式的構成図である。

【図3】図３は本実施形態による可撓性冷媒輸送ホースにおける軸流ポンプ部の一構成例を示す模式的断面構成図である。

【図4】図４は図３に示す軸流ポンプ部のＡ－Ａ線構成図である。

【図5】図５は本実施形態による可撓性冷媒輸送ホースにおける軸流ポンプ部の他の構成例を示す模式的断面構成図である。

【図6】図６は本実施形態における圧力容器（ノード）の概略的構成を示す斜視図である。

【図7】図７は本実施形態における熱輸送ネットワークの一例を示す接続図である。

【図8】図８は本実施形態における熱輸送ネットワークおよびバルブ・ポンプ制御系を示すブロック構成図である。

【図9】図９は本実施形態による液浸冷却ネットワークシステムの制御方法を例示するフローチャートである。

【図10】図１０は本実施形態における圧力容器の一例を模式的に示す側面断面図である。

【図11】図１１は図１０に示す圧力容器のＩ－Ｉ線断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

＜実施形態の概要＞
本発明の実施形態による可撓性冷媒輸送ホースは、強制流動生成部として軸流ポンプを内蔵し、液浸冷却ネットワークシステムの可撓性ホースのなかの強制流動生成ホースとして機能する。すなわち軸流ポンプが駆動することにより、電子機器を冷却する冷媒が可撓性冷媒輸送ホースを通して一方向に強制的に流動し、液浸冷却ネットワークシステムの熱輸送ネットワークでの冷媒循環を生成する。このように強制流動生成部を内蔵した可撓性冷媒輸送ホースを採用することで、設計時のレイアウトの自由度が高くなる。さらに冷媒を強制循環させるポンプを別個に設ける必要がないので省スペースで効率的な電子機器の液浸冷却が可能となる。

【0019】

軸流ポンプは支持構造により可撓性ホースに支持される。支持構造は冷媒を通過させる支持翼を含み、支持構造の熱伝導によって排熱パスが構成される。この排熱パスにより軸流ポンプのモータで発生する熱を効率的に排出できる。

【0020】

液浸冷却ネットワークシステムにおいて、熱輸送ネットワークは、複数のノード（複数の圧力容器、制御バルブおよびラジエータ）と、これらのノードを接続する可撓性ホースおよび可撓性冷媒輸送ホースとから構成される。制御バルブは異なる圧力容器へのそれぞれの冷媒流量を変更可能である。したがって、可撓性冷媒輸送ホースの軸流ポンプの出力と制御バルブの流量比とを制御することにより、各圧力容器の冷媒流量を調整することができ、各圧力容器内の温度あるいは圧力を所定範囲内に維持することが容易となる。

【0021】

さらに各圧力容器の温度および流量を監視し、流量が所定値を超えた時に圧力容器の流量を減少させるように制御バルブを調整し、その後、異なる圧力容器の各々の温度に応じて制御バルブの冷媒分配量および前記強制流動生成器の冷媒流動量の少なくとも一方を制御することで、冷媒に浸漬された電子機器を効率的かつ精度良く冷却することが可能となる。

【0022】

電子機器は圧力容器内で液体の冷媒に浸漬されるので、圧力容器壁および冷媒により耐環境性が強化され、かつ液浸により電子機器の効率的な冷却が可能である。さらに、複数の圧力容器を可撓性ホースおよび軸流ポンプを内蔵した可撓性冷媒輸送ホースにより接続するので、宇宙機内の限られたスペースであっても多くの電子機器を比較的自由にレイアウトすることが可能となる。これにより、宇宙機内で、耐環境性が強化され、高い冷却効率を得ることができ、かつレイアウト設計および省スペース化が容易となる冷却システムを構築できる。

【0023】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成要素、その形状、寸法および寸法の比率、並びに配置は本実施形態を説明するための例示であって、本発明の技術範囲をそれらのみに限定する趣旨ではない。

【0024】

１．システム構成
図１に例示するように、宇宙機である衛星１００には、宇宙空間に排熱するためのラジエータ１０１と、各種ミッション機器１０２ａおよび１０２ｂとが搭載されているものとする。ラジエータ１０１は複数のラジエータを含んでもよい。また、衛星１００内の主要なコンピュータ等の電子機器は液浸冷却用の圧力容器Ｇ１～Ｇ３内の冷媒に浸漬されている。各圧力容器Ｇｉには冷媒入口ＩＬ_ｉと冷媒出口ＯＬ_ｉとが設けられている（ｉは１以上の任意の整数であるが、ここではｉ＝１，２または３）。

【0025】

図１に示す例において、熱輸送ネットワークは、複数のネットワーク要素（ノードという。）と、ノード間を接続する可撓性ホースあるいは可撓性冷媒輸送ホースから構成される。可撓性ホースおよび可撓性冷媒輸送ホースは高真空用ホースからなり、その両端に着脱可能に連結するための水密コネクタが設けられている。

【0026】

なお、図１では、ノードは圧力容器Ｇ１～Ｇ３、ラジエータ１０１、制御バルブＶＬ１およびＶＬ２のいずれかである。また、ここでは２本の可撓性冷媒輸送ホース２０１ａおよび２０１ｂが設けられ、可撓性冷媒輸送ホース２０１ａには強制流動生成部としての軸流ポンプＰ１が、可撓性冷媒輸送ホース２０１ｂには強制流動生成部としての軸流ポンプＰ２がそれぞれ内蔵されているものとする。

【0027】

熱輸送ネットワークは各圧力容器で効率的に液浸冷却が実行されるように構成されていればよい。ラジエータ１０１で熱交換された冷媒が各圧力容器へ流入し、各圧力容器から流出した冷媒がラジエータ１０１へ戻るように構成される。本実施形態では、衛星全体の制御を行う電子機器（ＯＢＣ：On Board Computer)が圧力容器Ｇ３に設けられている。ＯＢＣは各圧力容器の温度あるいは圧力を監視し、軸流ポンプ（Ｐ１、Ｐ２）の出力および制御バルブ（ＶＬ１、ＶＬ２）の流量比を制御する。こうして冷却が必要な圧力容器へ必要な量の冷媒を供給することができる。詳細は後述する。

【0028】

図１において、可撓性冷媒輸送ホース２０１ａは軸流ポンプＰ１によりラジエータ１０１ａの冷媒出口ＲＯ_１から制御バルブＶＬ１へ冷媒を流動させる。制御バルブＶＬ１は可撓性冷媒輸送ホース２０１ａから流入した冷媒を制御された流量比で圧力容器Ｇ１とＧ３の間で分配する。制御バルブＶＬ１から圧力容器Ｇ１の冷媒入口ＩＬ_１へ流入した冷媒は、圧力容器Ｇ１の電子機器を液浸冷却し冷媒出口ＯＬ_１から制御バルブＶＬ２へ流出する。制御バルブＶＬ１から圧力容器Ｇ３の冷媒入口ＩＬ_３へ流入した冷媒は、圧力容器Ｇ３の電子機器を液浸冷却し冷媒出口ＯＬ_３からラジエータ１０１ａの冷媒入口ＲＩ_１へ流入する。

【0029】

可撓性冷媒輸送ホース２０１ｂは軸流ポンプＰ２によりラジエータ１０１ｂの冷媒出口ＲＯ_２から圧力容器Ｇ２へ冷媒を流動させる。可撓性冷媒輸送ホース２０１ｂから圧力容器Ｇ２の冷媒入口ＩＬ_２に流入した冷媒は、圧力容器Ｇ２の電子機器を液浸冷却して冷媒出口ＯＬ_２から制御バルブＶＬ２へ流出する。制御バルブＶＬ２は圧力容器Ｇ１およびＧ２から制御された流量比で流入した冷媒をラジエータ１０１ｂの冷媒入口ＲＩ_２へ流出させる。

【0030】

本実施形態では、ミッション機器１０２ａと接続する電子機器（ミッションエッジ）が圧力容器Ｇ１に、ミッション機器１０２ｂと接続する電子機器（ミッションエッジ）が圧力容器Ｇ２に、衛星全体の制御を行う電子機器（ＯＢＣ)が圧力容器Ｇ３に、それぞれ内蔵されているものとする。各圧力容器の電子機器は衛星内ネットワークＮＥＴを通して他の圧力容器の電子機器あるいはミッション機器１０２ａ、１０２ｂと通信可能である。さらに後述するように、圧力容器Ｇ３のＯＢＣは、衛星内ネットワークＮＥＴを通して制御バルブＶＬ１、ＶＬ２のそれぞれの流量比を制御し、電源ラインＰＬ１およびＰＬ２を通して軸流ポンプＰ１およびＰ２のそれぞれの出力を制御する。

【0031】

２．可撓性冷媒輸送ホース（軸流ポンプ付き可撓性ホース）
可撓性冷媒輸送ホース２０１ａおよび２０１ｂは同一の構成を有するので、以下これらを「可撓性冷媒輸送ホース２０１」と記し、可撓性冷媒輸送ホースの構造について図面を参照しながら説明する。

【0032】

図２に例示するように、本実施形態による可撓性冷媒輸送ホース２０１は両端に水密継ぎ手２０２および２０３を有し、水密継ぎ手２０２および２０３の間が可撓性ホース２００により連結され、その途中に軸流ポンプＰが内蔵されている。可撓性ホース２００は高真空用ホースからなり、たとえば金属フレキシブルホースを使用できる。水密継ぎ手２０２および２０３はそれぞれをノードＮ１およびＮ２に着脱可能に連結するための水密継ぎ手である。上述したようにノードＮ１およびＮ２の各々は圧力容器、ラジエータまたは制御バルブのいずれかである。

【0033】

軸流ポンプＰはノードＮ１からノードＮ２へ向かう方向（あるいはその逆方向に）冷媒を強制的に流動させることができる。軸流ポンプＰはポンプ制御部２０４により制御される。すなわちポンプ制御部２０４は電源２０５のパワーを制御することで軸流ポンプＰの出力（流量および流動方向）を制御することができる。なお、軸流ポンプＰを反転させて流動方向を切り替えることは電気系統あるいは熱交換系統の障害を解消する契機となる可能性がある。以下、軸流ポンプＰの設置例について図３～５を参照しながら説明する。

【0034】

＜第１例＞
図３および図４において、可撓性ホース２００の長手方向をＺ軸、Ｚ軸に直交する平面をＸＹ平面とする。この例ではＺ軸の正方向（矢印Ｆ方向）が冷媒の流動方向である。

【0035】

軸流ポンプＰは冷媒流動方向をＺ軸に一致させて可撓性ホース２００内に設けられる。図４に例示されるように、軸流ポンプＰはモータ３０１とモータ３０１の回転軸３０１ａに取り付けられた回転翼３０２とを有し、回転軸３０１ａが可撓性ホース２００のＺ軸方向の中心線に一致する。モータ３０１は、回転軸３０１ａに固定されたロータ３０１ｂと、ロータ３０１ｂの周囲に配置されたステータ３０１ｃとを有する。

【0036】

モータ３０１はモータ円筒ケース３０３内に固定配置される。円筒ケース３０３は支持翼３０４によりポンプ円筒ケース３０５に固定され、ポンプ円筒ケース３０５の外周が可撓性ホース２００の内壁に固定される。すなわち、円筒ケース３０３、支持翼３０４およびポンプ円筒ケース３０５は一体となって支持構造を構成し、モータ３０１を可撓性ホース２００の中心に固定配置する。円筒ケース３０３、支持翼３０４およびポンプ円筒ケース３０５は熱伝導率の良い材料で一体成形されることが望ましい。これにより良好な排熱パスが形成され、モータ３０１での発熱が流動する冷媒に効率的に排出される。

【0037】

なお、固体熱伝導の観点からは支持構造のＸＹ平面上の断面は太く、Ｚ方向の長さを長くする方が望ましい。反対に冷媒への対流熱伝導および可撓性ホース２００内の圧力損失の観点からは支持構造の断面は細くして冷媒が通る断面積を広げ、Ｚ方向の長さを短くした方が望ましい。したがって、支持構造の断面形状および寸法は、軸流ポンプＰに求められる熱輸送能力、モータ３０１の発熱量等のパラメータから決定される。

【0038】

図４に例示されるように、支持翼３０４は圧力損失が均等に分布するようにＸＹ平面上で対称形に形成される。たとえば十字形の４枚の支持翼３０４を一組として、それを排熱および圧力損失の両方の観点から望ましい組数だけ対称に配置することができる。図４の例では、２組の十字形、計８枚の支持翼３０４が放射状に形成されている。なお、放射状に形成された複数の支持翼３０４は、回転翼３０２により生成された冷媒の流れをＺ方向に整流する機能を有するように形成することもできる。

【0039】

モータ３０１の電源入力端子は可撓性ホース２００に設けられた電気端子３０６を通して電源ラインＰＬに接続され、電源ラインＰＬは圧力容器Ｇ３内のＯＢＣにより制御される電源バッテリに接続されている。また、軸流ポンプＰが内蔵された可撓性ホース２００の部分は衛星１００内の主構造１０３に接手金具３０７により固定されている。

【0040】

このように軸流ポンプＰが構成されることで、モータ３０１が駆動され回転翼３０２が回転すると可撓性ホース２００内の冷媒がたとえば矢印Ｆ方向に強制的に流動する。モータ３０１の回転速度および回転方向は、たとえば圧力容器Ｇ３に設けられた圧力容器Ｇ３内のＯＢＣにより制御することができる。

【0041】

＜第２例＞
上述した第１例では軸流ポンプＰが可撓性ホース２００の内側に挿入されたが、それに限定されるものではない。図５に例示するように、軸流ポンプと可撓性ホース２００とを連結することで軸流ポンプＰを内蔵することもできる。

【0042】

図５において、軸流ポンプＰの第２例は、図３および図４に例示した第１例と同様の構成を有するが、軸流ポンプの径が可撓性ホース２００の径より大きい点が異なっている。以下、第１例と同様の構成要素には同一の参照番号の末尾に「ａ」を付加して区別するものとする。

【0043】

図５に例示する軸流ポンプＰは、モータ３０１ａとモータ３０１ａの回転軸３０１ａに取り付けられた回転翼３０２ａとを有し、回転軸３０１ａが可撓性ホース２００のＺ軸方向の中心線に一致する。モータ３０１ａはモータ円筒ケース３０３ａ内に固定配置される。円筒ケース３０３ａは支持翼３０４ａによりポンプ円筒ケース３０５ａに固定され、ポンプ円筒ケース３０５ａの両端が可撓性ホース２００に水密連結される。すなわち、円筒ケース３０３ａ、支持翼３０４ａおよびポンプ円筒ケース３０５ａは一体となって支持構造を構成し、モータ３０１ａを可撓性ホース２００の中心に固定配置する。円筒ケース３０３ａ、支持翼３０４ａおよびポンプ円筒ケース３０５ａは、第１例と同様に熱伝導率の良い材料で一体成形されることが望ましい。

【0044】

ポンプ円筒ケース３０５ａは、上述した第１例のポンプ円筒ケース３０５よりも大きい径を有し、それに応じて大きい回転翼３０２ａを設け、高出力のモータ３０１ａを搭載可能となる。これ以外の構成および機能は第１例と同様であるから同一の参照番号を付して説明は省略する。

【0045】

３．圧力容器（液浸冷却用）
以下、図１における圧力容器Ｇ１～Ｇ３の各々を「圧力容器Ｇ」と記し、圧力容器Ｇの構造について図６を参照しながら説明する。

【0046】

図６に例示するように、液浸冷却用の圧力容器Ｇは、密閉された円筒状の容器本体４０１からなり、容器本体４０１の底面に蓋４０２が固定され、圧力容器内部に冷媒４０３が密封される。蓋４０２には冷媒が容器内部へ流入する冷媒入口ＩＬと外部へ流出する冷媒出口ＯＬが設けられている。圧力容器Ｇの内部には蓋４０２に固定された支持部４０４が設けられ、支持部４０４に電子機器４０５が固定されている。したがって、冷媒は冷媒入口ＩＬから流入し、電子機器４０５の上を流動して熱あるいは気泡を移動させ、冷媒出口ＯＬから外部へ流出する。

【0047】

また蓋４０２には、衛星内ネットワークＮＥＴに接続するための端子４０６および４０７が設けられる。電子機器４０５は、複数の端子（４０６および４０７）を通して他の圧力容器内の電子機器あるいはミッション機器と通信可能である。本実施形態において、衛星内ネットワークＮＥＴは光ファイバからなる光ネットワークであるが、これに限定されない。たとえば電気信号により通信を行うローカルエリアネットワークであってもよい。あるいは端子４０６が光ネットワーク用の光端子、端子４０７がローカルエリアネットワーク用あるいは電源用の電気端子であってもよい。

【0048】

なお、冷媒４０３は電気絶縁性および熱伝導性を有する液体であって、特に中性子線を減速遮蔽するために水素原子を含むことが望ましい。このような冷媒４０３として、たとえば代替フロンやポリエステル等の液体を用いることができる。

【0049】

４．熱輸送ネットワークと流動制御系
次に、図７を参照して、可撓性ホース２００および軸流ポンプＰを内蔵した可撓性冷媒輸送ホース２０１を利用した熱輸送ネットワークについて説明する。

【0050】

図７は熱輸送ネットワークの一部を模式的に例示する。ここでは、２つの圧力容器ＧｉおよびＧｊ、１入力２出力の制御バルブＶＬ、それらと接続する可撓性ホース２００ａおよび２００ｂ、軸流ポンプＰを内蔵した可撓性冷媒輸送ホース２０１が記載されている。これらの可撓性ホースの各々は高真空用ホースからなり、その両端に着脱可能に連結するための水密継ぎ手が設けられている。以下、ｉ、ｊ、ｋ、ｎは１以上の任意の整数であり、任意の圧力容器、制御バルブあるいは軸流ポンプを示すためのサフィックスとして用いるものとする。

【0051】

軸流ポンプＰを設けた可撓性冷媒輸送ホース２０１は両端に継ぎ手２０２および２０３を有し、継ぎ手２０２がラジエータ１０１の冷媒出口ＲＯに連結され、継ぎ手２０３が制御バルブＶＬの冷媒入口に連結される。可撓性ホース２００ａも同様に両端に水密継ぎ手を有し、これらが制御バルブＶＬの第１の冷媒出口および圧力容器Ｇｊの冷媒入口ＩＬ_ｊにそれぞれ連結される。同様に、可撓性ホース２００ｂも同様に両端に水密継ぎ手を有し、制御バルブＶＬの第２の冷媒出口および圧力容器Ｇｉの冷媒入口ＩＬ_ｉにそれぞれ連結される。なお、各可撓性ホースの両端に設けられた継ぎ手は、温度、圧力および真空環境に対する耐性を有する必要がある。

【0052】

こうしてラジエータ１０１から流出した冷媒は軸流ポンプＰにより矢印方向に流動する。制御バルブＶＬは圧力容器ＧｉおよびＧｊへそれぞれ制御された量の冷媒を供給することができる。軸流ポンプＰおよび制御バルブＶＬの流量制御については後述する。

【0053】

なお、圧力容器Ｇの個数、ミッション機器の個数、および制御バルブＶＬの分配態様は図１および図７に限定されない。以下、一般化された熱輸送ネットワークおよび流量制御系について図８に示す。

【0054】

図８に例示するように、熱輸送ネットワーク１１０は、ｋ個の圧力容器Ｇ１～Ｇｋおよびラジエータ１０１と、ｎ個の制御バルブＶＬ１～ＶＬｎおよび軸流ポンプＰ１～Ｐｎとから構成されているものとする。ここでは、圧力容器Ｇ１，Ｇ２およびＧｉの電子機器がミッション機器１０２ａ、１０２ｂおよび１０２ｃにそれぞれ接続されているものとする。さらに圧力容器Ｇｋの電子機器が制御バルブＶＬおよび軸流ポンプＰを制御する計算機を有し、制御部４１０およびバルブ・ポンプ制御部４１１が実装されているものとする。

【0055】

軸流ポンプＰ１はラジエータ１０１からの冷媒を制御バルブＶＬ１へ供給する。制御バルブＶＬ１は冷媒を圧力容器Ｇ１およびＧ２の間で分配し、制御された量の冷媒をそれぞれ供給する。同様に軸流ポンプＰｎはラジエータ１０１からの冷媒を制御バルブＶＬｎへ供給する。制御バルブＶＬｎは圧力容器Ｇｉ、ＧｊおよびＧｋの間で制御された量の冷媒をそれぞれ供給する。各圧力容器から流出した冷媒は図示しない経路を通してラジエータ１０１に戻る。なお、各制御バルブＶＬの冷媒分配数は、１入力２出力あるいは１入力２出力に限定されず、１入力ｍ（＞３）出力であってもよいし、複数入力複数出力であってもよい。

【0056】

各圧力容器Ｇは容器内の温度Ｔおよび圧力Ｐｒを測定するセンサを有する。圧力容器Ｇｎの制御部４１０は各圧力容器の測定値を衛星内ネットワークＮＥＴを通して収集する。制御部４１０は各圧力容器Ｇの温度Ｔを監視し、各圧力容器の温度に応じてバルブ・ポンプ制御部４１１を制御し、特に温度が高くなっている圧力容器により多くの冷媒を供給するように制御する。

【0057】

より詳しくは、たとえば制御バルブＶＬｎに接続された圧力容器Ｇｘの温度が所定値を超え、おなじ制御バルブＶＬｎに接続された圧力容器Ｇｉ、Ｇｊの温度が所定値より低い場合、当該圧力容器Ｇｘへの冷媒の流量を増加させるように、対応する軸流ポンプＰｎおよび制御バルブＶＬｎを制御する。すなわちバルブ・ポンプ制御部４１１は、軸流ポンプＰｎの出力を上昇させて制御バルブＶＬｎへの冷媒供給量を増大させ、さらに制御バルブＶＬｎの分流比を制御して圧力容器Ｇｘへの冷媒流量を増加させる。

【0058】

また主な可撓性ホース２００の冷媒流量、各制御バルブおよび各圧力容器Ｇの冷媒流入量あるいは流出量を流量計Ｆｓで計測する。なお、ここでいう冷媒の流量、流入量あるいは流出量とは単位時間あたりの流量である（以下同じ。）。冷媒流量に応じて対応する軸流ポンプＰおよび／または制御バルブＶＬを制御することもできる。たとえば制御バルブＶＬ１の冷媒流入量あるいは流出量が所定値を超えた場合、バルブ・ポンプ制御部４１１は圧力容器Ｇ１およびＧ２の温度あるいは圧力が問題なければ、対応する軸流ポンプＰ１の出力を低下させる。それでも冷媒流量が所定値以下に低下しない場合には、何らかの原因で慣性流が生じているものと判断し、制御バルブＶＬ１を慣性流が収まるまで一時的の閉じてもよい。

【0059】

５．熱輸送ネットワークの流量制御
上述したように、本実施形態によれば、熱輸送ネットワーク１１０は液浸冷却用の圧力容器Ｇとラジエータ１０１との間を流れる冷媒の流量を制御あるいは遮断することができ、これらの間の熱的な相互作用を制御することができる。以下、熱輸送ネットワークの制御方法の一例を図９を参照しながら説明する。

【0060】

なお、以下に述べる冷媒流量制御は、図８に示す制御部４１０およびバルブ制御部４１１によって実行される。制御部４１０およびバルブ制御部４１１は圧力容器Ｇｋの内部に配置された電子機器であるプロセッサ（あるいはＣＰＵ）に実装される。プロセッサは、図示しないメモリに格納されたプログラムを実行することで制御部２１０およびバルブ制御部２１１の機能を実現することができる。

【0061】

図９に例示するように、制御部４１０は、複数の圧力容器Ｇ１－Ｇｋにそれぞれ設定された許容温度範囲および許容流量範囲と、各可撓性冷媒輸送ホース２０１および主要な可撓性ホース２００にそれぞれ設定された許容流量範囲とに従って熱輸送ネットワーク１１０の流量制御を行う。

【0062】

まず、制御部４１０は各ネットワーク要素の温度および流量を収集する（動作Ｓ５０１）。以下、異なる任意のネットワーク要素（ここでは圧力容器および可撓性冷媒輸送ホース）をｉ、ｊで表記するものとする。制御部４１０は収集した流量（ｉ）が所定閾値Ｆｔｈ（ｉ）を超えているか否かを判断する（動作Ｓ５０２）。流量（ｉ）が所定閾値Ｆｔｈ（ｉ）を超えていると（動作Ｓ５０２のＹＥＳ）、バルブ・ポンプ制御部４１１は対応する軸流ポンプＰの出力を低下させて流量を低減させる（動作Ｓ５０３）。

【0063】

動作Ｓ５０３により流量が所定閾値Ｆｔｈ（ｉ）以下になれば（動作Ｓ５０２のＮＯ）、制御部４１０は圧力容器Ｇｉの温度がそれぞれの所定閾値Ｔｔｈ（ｉ）を超えているか否かを判断する（動作Ｓ５０４）。圧力容器Ｇｉの温度が所定閾値Ｔｔｈ（ｉ）を超えていれば（動作Ｓ５０４のＹＥＳ）、制御部４１０は当該圧力容器Ｇｉと制御バルブＶＬを共有する近隣の圧力容器Ｇｊの温度が所定閾値Ｔｔｈ（ｊ）を超えているか否かを判断する（動作Ｓ５０５）。

【0064】

圧力容器Ｇｊの温度が所定閾値Ｔｔｈ（ｊ）以下であれば（動作Ｓ５０５のＮＯ）、バルブ・ポンプ制御部４１１は圧力容器ＧｉとＧｊとが共有する制御バルブを制御し、圧力容器Ｇｉの流量を圧力容器Ｇｊの流量より増大させる（動作Ｓ５０６）。圧力容器Ｇｊの温度が所定閾値Ｔｔｈ（ｊ）を超えていれば（動作Ｓ５０５のＹＥＳ）、バルブ・ポンプ制御部４１１は、圧力容器ＧｉおよびＧｊに対応する軸流ポンプの出力を上昇させ、それらの圧力容器へ共有する制御バルブを通して供給される冷媒流量を増大させる（動作Ｓ５０７）。

【0065】

圧力容器Ｇｉの温度が所定閾値Ｔｔｈ（ｉ）以下であれば（動作Ｓ５０４のＮＯ）、制御部４１０は全ての圧力容器の温度が最低閾値Ｔｍｉｎ以下であるか否かを判断する（動作Ｓ５０８）。最低閾値Ｔｍｉｎは圧力容器Ｇ１－Ｇｋの中で最も低い温度の閾値Ｔｔｈ以下の値に設定される。全ての圧力容器の温度が最低閾値Ｔｍｉｎ以下であれば（動作Ｓ５０８のＮＯ）、バルブ・ポンプ制御部４１１はラジエータ１０１を通る全ての制御バルブを閉じてラジエータ１０１を遮断する（動作Ｓ５０９）。

【0066】

以上の動作Ｓ５０１～Ｓ５０４および動作Ｓ５０９およびＳ５０９が所定時間間隔で繰り返され、すくなくとも１つの圧力容器の温度がその所定閾値Ｔｔｈを超えた状態になれば（動作Ｓ５０４のＹＥＳ）、制御部４１０およびバルブ・ポンプ制御部４１１は上記動作Ｓ５０１～Ｓ５０７を繰り返す。なお、動作Ｓ５０３の軸流ポンプの出力低減によっても流量が所定閾値Ｆｔｈ（ｉ）以下にならない場合には、軸流ポンプの出力を超える慣性流が生じていると判断し、対応する制御バルブを閉じる制御を行うこともできる。

【0067】

なお、図８に示す例において、ラジエータ１０１で冷却された冷媒は軸流ポンプＰ１～Ｐｎにより制御バルブＶＬ１～ＶＬｎおよび圧力容器Ｇ１～Ｇｋからなる熱輸送ネットワーク１１０へ供給され、ラジエータ１０１へ戻る。すなわち冷媒の循環方向は一定である。

【0068】

これに対して、上述したように軸流ポンプＰは反転させることができる。したがって制御部４１０が何らかの障害を発見したときに、バルブ・ポンプ制御部４１１により冷媒の循環方向を逆転させ、障害からの復旧を図ることも可能である。

【0069】

６．圧力容器の他の例
以下、本実施形態において用いられる液浸冷却用の圧力容器の他の例を図１０および図１１を参照しながら説明する。図６に例示した圧力容器では、１つの蓋４０２に冷媒入口および冷媒出口と信号端子４０６および４０７とが設けられていたが、これに限定されない。以下の例では、容器本体の一方の蓋に冷媒入口および冷媒出口が設けられ、他方の蓋に信号端子が設けられている。

【0070】

図１０および図１１において、液浸冷却装置は圧力容器６００および熱輸送ネットワーク７００からなる。圧力容器６００は、円筒形状の容器本体６０１と、容器本体６０１の対向する開口面にそれぞれ設けられた分離可能な第１の蓋６１０および第２の蓋６２０とからなり、圧力容器内部に冷媒６３０が密封される。第１の蓋６１０および第２の蓋６２０はボルト等の複数の接合部材６０２により容器本体６０１の両側の開口面に気密接合される。ここでは、第１の蓋６１０が冷媒系用に、第２の蓋６２０が電気系用に使用されるものとする。

【0071】

容器本体６０１の両端中央部には取付フランジ６０３および６０４がそれぞれ設けられ、取付フランジ６０３および６０４を取付部材として後述するプレート６４０が固定される。また、容器本体６０１の両開口端は外側へ突出したフランジ６０５および６０６が設けられ、これらフランジを用いてそれぞれ第１の蓋６１０および第２の蓋６２０が接合される。

【0072】

第１の蓋６１０は、冷媒６３０が流出する冷媒出口６１１と、熱輸送ネットワーク７００を通して温度調整された冷媒６３０が流入する冷媒入口６１２とを有する。さらに冷媒出口６１１と冷媒入口６１２との間であって冷媒出口６１１に近い位置に圧力容器６００内の圧力および温度を検出するセンサ６１３が設けられている。また、第１の蓋６１０には、圧力・温度センサ６１３と冷媒入口６１２との間の位置に、容器本体６０１の取付フランジ６０３と接触するように内側に突出したフランジ６１４が設けられている。したがって、フランジ６１４と取付フランジ６０３とは圧力容器６００の第１の蓋６１０側の上下（図１０の紙面上下）を仕切る仕切り壁を構成する（図１１参照）。これにより冷媒入口６１２から流入した冷媒６３０が圧力・温度センサ６１３および冷媒出口６１１へ直接流れることを防止できる。また第１の蓋６１０の開口部には外側に突出したフランジ６１５が設けられ、接合部材６０２により容器本体６０１のフランジ６０５と接合される。

【0073】

第２の蓋６２０は外部との信号の送受信および電力供給のための電気端子であるハーメチック端子６２１をほぼ中央部に有する。ハーメチック端子６２１は冷媒６３０内のケーブル６２２を通してコネクタ６２３と接続され、コネクタ６２３が回路基板６４１に設けられたコネクタ６４２と接続する。また第２の蓋６２０の開口部には外側に突出したフランジ６２４が設けられ、接合部材６０２により容器本体６０１のフランジ６０６と接合される。

【0074】

圧力容器６００内にはプレート６４０が取付部材としての取付フランジ６０３および６０４により両端を支持されて固定される。プレート６４０の冷媒出口６１１側の表面には回路基板６４１が固定され、冷媒入口６１２側の表面には放熱フィン６４３が固定されている。回路基板６４１の第２の蓋６２０側の端にはコネクタ６４２が設けられ、上述したようにコネクタ６２３およびケーブル６２２を通してハーメチック端子６２１に接続される。従ってハーメチック端子６２１を衛星内ネットワークＮＥＴに接続することで、回路基板６４１と外部との間の信号送受信および電力供給が可能となる。回路基板６４１は半導体集積回路からなる電子機器６あり、ＯＢＣ等のコンピュータを含む。

【0075】

熱輸送ネットワーク７００は、圧力容器６００の冷媒出口６１１に連結された可撓性ホース２００と、制御バルブＶＬと、冷媒入口３１２に連結された軸流ポンプＰを内蔵した可撓性冷媒輸送ホース２０１と、冷媒を冷却するラジエータ１０１となる放熱板７０１と、からなる。上述したように可撓性冷媒輸送ホース２０１の軸流ポンプＰを駆動することで、圧力容器６００内の冷媒６３０が冷媒出口６１１から制御バルブＶＬおよび可撓性ホース２００を通して流れ、冷媒の熱が放熱板７０１により外部へ排出される。

【0076】

こうして排熱された冷媒が軸流ポンプＰを通して冷媒入口６１２から圧力容器６００内に流入し、放熱フィン６４３および回路基板６４１上を流動して冷却する。その際、放熱フィン６４３および回路基板６４１の発熱により冷媒６３０が気化し気泡ＢＢが生じても、軸流ポンプＰにより冷媒６３０が強制的に流動しているので気泡ＢＢは冷媒６３０と共に流れ、圧力容器６００の内壁近傍で凝縮して液体に戻る。こうして冷媒６３０は圧力容器６００の内部と熱輸送ネットワーク７００とを通して循環する。

【0077】

なお、図１０に示すように、上述した圧力容器６００は脚部６０１および６０２により衛星等の搭載パネル７０２に固定される。また上述したように可撓性冷媒輸送ホース２０１、可撓性ホース２００、制御バルブＶＬおよび放熱板７０１も振動等で外れないように支持部材（図示せず）により搭載パネル７０２に固定される。このように圧力容器６００、放熱板７０１および制御バルブＶＬが固定されていても、可撓性ホース２００および可撓性冷媒輸送ホース２０１により熱輸送ネットワークの設計自由度が向上する。

【0078】

なお、冷媒６３０は電気絶縁性および熱伝導性を有する液体であって、特に中性子線を減速遮蔽するために水素原子を含むことが望ましい。このような冷媒６３０として、たとえば代替フロンやポリエステル等の液体を用いることができる。圧力容器６００全体を６０℃以下に温度制御している場合、冷媒６３０の沸点はたとえば７６℃程度である。

【0079】

上述したように、図１０および図１１に例示する圧力容器６００において、容器内の電子機器である回路基板６４１の周囲は流動する冷媒６３０で満たされるので効率的な冷却が可能となる。また回路基板６４１が圧力容器６００および冷媒６３０で囲まれるので、大きな振動や宇宙のような過酷な環境に対する耐環境性が強化される。

【0080】

また可撓性ホース２００および可撓性冷媒輸送ホース２０１により熱輸送ネットワーク７００を構成するので、圧力容器６００、制御バルブＶＬおよび放熱板７０１の配置を比較的自由に設計することができる。

【0081】

さらに圧力容器６００は、容器本体６０１、第１の蓋（冷媒系用）および第２の蓋（電気系用）の３つに分割される。このように２つの蓋を冷媒系用と電気系用に分けることで、容器の機械的構成の設計と、熱制御系の設計と、電気系の設計とをそれぞれ分割することができ、液浸冷却装置としての最適解が導出しやすくなる。

【0082】

圧力容器６００内に搭載する回路基板６４１の支持剛性については、容器本体６０１の両側に専用の取付フランジ６０３および６０４を設け、それぞれ回路基板を載せたプレート６４０の両端を固定する。これにより、たとえばロケットの打上げ時の振動耐性要求を満たす支持剛性を確保することができる。

【0083】

以上、本発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

【0084】

７．付記
上述した実施形態および実施例の一部あるいは全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、これらに限定されるものではない。
（付記１）
宇宙機に搭載される電子機器を液浸冷却する液浸冷却ネットワークシステムにおいて冷媒を輸送するホースであって、
前記液浸冷却ネットワークシステムの第１ノードと接続する第１接続部と、
前記液浸冷却ネットワークシステムの第２ノードと接続する第２接続部と、
前記第１接続部と前記第２接続部との間で冷媒が流動する可撓性ホースと、
前記可撓性ホースの少なくとも一カ所に内蔵された強制流動生成部と、
を含み、前記強制流動生成部の駆動により前記第１ノードと前記ノードとの間で前記冷媒を一方向に強制的に流動させることを特徴とする可撓性冷媒輸送ホース。
（付記２）
前記強制流動生成部が、前記冷媒を一方向に強制的に流動させる軸流ポンプと、前記軸流ポンプを前記可撓性ホースに支持する支持構造と、を含むことを特徴とする付記１に記載の可撓性冷媒輸送ホース。
（付記３）
前記軸流ポンプがモータと前記モータにより回転する回転翼とを含み、前記支持構造が前記モータを支持する支持翼と一体形成されて排熱パスを構成していることを特徴とする付記２に記載の可撓性冷媒輸送ホース。
（付記４）
宇宙機に搭載される電子機器を液浸冷却する液浸冷却ネットワークシステムであって、
前記電子機器を液浸冷却する圧力容器を含む複数のノードと、
前記複数のノードを接続して冷媒を循環させる複数の可撓性ホースと、
前記圧力容器の内部状態を所望範囲内に維持するように各ノードに流れる冷媒の流量を調整する制御部と、
を含み、
前記複数の可撓性ホースに含まれる少なくとも１つが可撓性冷媒輸送ホースであり、前記可撓性冷媒輸送ホースが第１ノードと第２ノードとの間を接続し、前記第１ノードと前記第２ノードとの間で前記冷媒を一方向に強制的に流動させる強制流動生成部を内蔵した、ことを特徴とする液浸冷却ネットワークシステム。
（付記５）
前記強制流動生成部が、前記冷媒を一方向に強制的に流動させる軸流ポンプと、前記軸流ポンプを前記可撓性ホース内に支持する支持構造と、を含むことを特徴とする付記４に記載の液浸冷却ネットワークシステム。
（付記６）
前記軸流ポンプがモータと前記モータにより回転する回転翼とを含み、前記支持構造が前記モータを支持する支持翼と一体形成されて排熱パスを構成していることを特徴とする付記５に記載の液浸冷却ネットワークシステム。
（付記７）
前記複数のノードの各々は、冷媒を熱交換するラジエータ、内部に電子機器を配置し冷媒により液浸冷却を行う圧力容器、および冷媒の流量を調整する制御バルブのいずれかであることを特徴とする付記４－６のいずれか１項に記載の液浸冷却ネットワークシステム。
（付記８）
前記制御部が、少なくとも前記強制流動生成部の出力を制御することを特徴とする付記７に記載の液浸冷却ネットワークシステム。
（付記９）
前記制御部が、前記制御バルブを制御して異なる圧力容器間あるいは前記ラジエータと前記複数の圧力容器との間の冷媒の流量を調整することを特徴とする付記７に記載の液浸冷却ネットワークシステム。
（付記１０）
複数の圧力容器のうち少なくとも１つの圧力容器に配置された電子機器が前記制御部を含み、前記複数の圧力容器の各々の温度を監視し、各圧力容器の温度が所望範囲内に維持されるように前記制御バルブの冷媒分配量および前記強制流動生成部の冷媒流動量の少なくとも一方を制御する、ことを特徴とする付記８または９に記載の液浸冷却ネットワークシステム。
（付記１１）
電子機器を液浸冷却する圧力容器と異なる圧力容器への冷媒流量を調整する制御バルブとを含む複数のノードと、前記複数のノードを接続して冷媒を循環させる複数の可撓性ホースと、前記圧力容器の内部状態を所望範囲内に維持するように冷媒の流量を調整する制御部と、を含み、前記複数の可撓性ホースに含まれる少なくとも１つ可撓性冷媒輸送ホースが冷媒を一方向に強制的に流動させる強制流動生成部を内蔵する液浸冷却ネットワークシステムの制御方法であって、
前記制御部が、
各圧力容器の温度および流量と前記可撓性冷媒輸送ホースの流量を監視し、
一つの圧力容器の流量が所定値を超えると、当該圧力容器の流量を減少させるように前記強制流動生成部の冷媒流動量を制御し、
前記異なる圧力容器の各々の温度に応じて前記制御バルブの流量と前記強制流動生成器の冷媒流動量とを制御する、
ことを特徴とする液浸冷却ネットワークシステムの制御方法。
（付記１２）
第１圧力容器の温度が第１所定値を超えており、第２圧力容器の温度が第２所定値以下である場合、前記第１圧力容器の流量が前記第２圧力容器の流量より大きくなるように前記制御バルブを制御し、
前記第１圧力容器の温度が前記第１所定値を超えており、前記第２圧力容器の温度が前記第２所定値を超えている場合、前記第１圧力容器および前記第２圧力容器に冷媒を供給する側の前記強制流動生成部の出力を上昇させて冷媒の流量を増大させる、
ことを特徴とする付記１１に記載の液浸冷却ネットワークシステムの制御方法。
（付記１３）
電子機器を液浸冷却する圧力容器と異なる圧力容器への冷媒流量を調整する制御バルブとを含む複数のノードと、前記複数のノードを接続して冷媒を循環させる複数の可撓性ホースと、前記圧力容器の内部状態を所望範囲内に維持するように冷媒の流量を調整する制御部と、を含み、前記複数の可撓性ホースに含まれる少なくとも１つ可撓性冷媒輸送ホースが冷媒を一方向に強制的に流動させる強制流動生成部を内蔵する液浸冷却ネットワークシステムにおける前記制御部としてコンピュータを機能させるプログラムであって、
各圧力容器の温度および流量と前記可撓性冷媒輸送ホースの流量を監視する機能と、
一つの圧力容器の流量が所定値を超えると、当該圧力容器の流量を減少させるように前記強制流動生成部の冷媒流動量を制御する機能と、
前記異なる圧力容器の各々の温度に応じて前記制御バルブの流量と前記強制流動生成器の冷媒流動量とを制御する機能と、
を前記コンピュータに実現することを特徴とするプログラム。

【産業上の利用可能性】

【0085】

本発明は極寒／極暑地域や宇宙空間のような過酷な環境において使用される計算機等の電子機器を冷却するシステムに適用可能である。

【符号の説明】

【0086】

１００ 衛星
１０１，１０１ａ、１０１ｂ ラジエータ
１０２ａ、１０２ｂ ミッション機器
１０３ 主構造
Ｇ、Ｇ１－Ｇｋ 圧力容器
ＯＬ_１－ＯＬ_３ 冷媒出口
ＩＬ_１－ＩＬ_３ 冷媒入口
ＮＥＴ 衛星内ネットワーク
ＰＬ１、ＰＬ２ 電源ライン
ＲＯ_１、ＲＯ_２ ラジエータの冷媒出口
ＲＩ_１、ＲＩ_２ ラジエータの冷媒入口
２００ 可撓性ホース
２０１ 可撓性冷媒輸送ホース
２０２、２０３ 継ぎ手
２０４ ポンプ制御部
２０５ 電源
Ｎ１、Ｎ２ ノード
Ｐ 軸流ポンプ
３０１ モータ
３０１ａ 回転軸
３０１ｂ ロータ
３０１ｃ ステータ
３０２ 回転翼
３０３ 円筒ケース
３０４ 支持翼
３０５ ポンプ円筒ケース
３０６ 電気端子
３０７ 接手金具

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】